Nature.com saytına daxil olduğunuz üçün təşəkkür edirik.Siz məhdud CSS dəstəyi ilə brauzer versiyasından istifadə edirsiniz.Ən yaxşı təcrübə üçün sizə yenilənmiş brauzerdən istifadə etməyi tövsiyə edirik (və ya Internet Explorer-də Uyğunluq rejimini söndürün).Bundan əlavə, davamlı dəstəyi təmin etmək üçün biz saytı üslub və JavaScript olmadan göstəririk.
Hər slaydda üç məqalə göstərən slayderlər.Slaydlar arasında hərəkət etmək üçün geri və sonrakı düymələrdən və ya hər slaydda hərəkət etmək üçün sonundakı slayd nəzarətçi düymələrindən istifadə edin.
Çində 304 10*1mm Paslanmayan poladdan bükülmüş boru
Ölçü: 3/4 düym, 1/2 düym, 1 düym, 3 düym, 2 düym
Vahid Boru Uzunluğu: 6 metr
Polad dərəcəsi: 201, 304 və 316
Dərəcə: 201, 202, 304, 316, 304L, 316 L,
Material: Paslanmayan Polad
Vəziyyət: Yeni
Paslanmayan Polad Boru Bobini
Ölçü: 3/4 düym, 1/2 düym, 1 düym, 3 düym, 2 düym
Vahid Boru Uzunluğu: 6 metr
Polad dərəcəsi: 201, 304 və 316
Dərəcə: 201, 202, 304, 316, 304L, 316 L,
Material: Paslanmayan Polad
Vəziyyət: Yeni
Kovalent və qeyri-kovalent nanomayelər 45° və 90°-lik spiral bucaqları olan burulmuş lent əlavələri ilə təchiz olunmuş dairəvi borularda sınaqdan keçirilmişdir.Reynolds sayı 7000 ≤ Re ≤ 17000 idi, termofiziki xassələr 308 K-də qiymətləndirildi. Fiziki model iki parametrli turbulent özlülük modelindən (SST k-omeqa turbulentliyi) istifadə etməklə ədədi olaraq həll edilir.İşdə ZNP-SDBS@DV və ZNP-COOH@DV nanomayelərinin konsentrasiyaları (0.025 kütlə%, 0.05 wt. və 0.1 wt.%) nəzərə alınmışdır.Bükülmüş boruların divarları 330 K sabit temperaturda qızdırılır. Cari tədqiqatda altı parametr nəzərdən keçirilmişdir: çıxış temperaturu, istilik ötürmə əmsalı, orta Nusselt sayı, sürtünmə əmsalı, təzyiq itkisi və performansın qiymətləndirilməsi meyarları.Hər iki halda (spiral bucağı 45° və 90°) ZNP-SDBS@DV nano maye ZNP-COOH@DV-dən daha yüksək istilik-hidravlik xüsusiyyətlər göstərdi və artan kütlə payı ilə, məsələn, 0,025 wt., və 0,05 wt.1.19 təşkil edir.% və 1,26 – 0,1 ağırlıq %.Hər iki halda (sarmal bucağı 45 ° və 90 °), GNP-COOH@DW istifadə edərkən termodinamik xüsusiyyətlərin dəyərləri 0,025% ağırlıq üçün 1,02, 0,05% ağırlıq üçün 1,05-dir.və 0,1% ağırlıq üçün 1,02.
İstilik dəyişdiricisi soyutma və qızdırma əməliyyatları zamanı istiliyi ötürmək üçün istifadə edilən termodinamik cihaz 1-dir.İstilik dəyişdiricisinin istilik-hidravlik xüsusiyyətləri istilik ötürmə əmsalını yaxşılaşdırır və işçi mayenin müqavimətini azaldır.İstilik ötürülməsini təkmilləşdirmək üçün bir neçə üsul işlənib hazırlanmışdır, o cümlədən turbulentlik gücləndiriciləri2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 və nano mayelər12,13,14,15.Bükülmüş lentin daxil edilməsi, texniki xidmətin asanlığı və aşağı qiymətə görə istilik dəyişdiricilərində istilik ötürülməsini yaxşılaşdırmaq üçün ən uğurlu üsullardan biridir7,16.
Bir sıra eksperimental və hesablama tədqiqatlarında nano mayelərin və burulmuş lent əlavələri ilə istilik dəyişdiricilərinin qarışıqlarının hidrotermal xüsusiyyətləri tədqiq edilmişdir.Eksperimental işdə üç müxtəlif metal nanomayenin (Ag@DW, Fe@DW və Cu@DW) hidrotermal xassələri iynə ilə bükülmüş lent (STT) istilik dəyişdiricisində tədqiq edilmişdir17.Əsas boru ilə müqayisədə STT-nin istilik ötürmə əmsalı 11% və 67% yaxşılaşdırılıb.SST layout α = β = 0,33 parametri ilə səmərəlilik baxımından iqtisadi baxımdan ən yaxşısıdır.Bundan əlavə, Ag@DW ilə n-də 18,2% artım müşahidə edildi, baxmayaraq ki, təzyiq itkisinin maksimum artımı yalnız 8,5% idi.Al2O3@DW nanomayesinin məcburi konveksiya ilə turbulent axınlarından istifadə etməklə qıvrılmış turbulatorlu və sarğısız konsentrik borularda istilik ötürülməsi və təzyiq itkisinin fiziki prosesləri tədqiq edilmişdir.Maksimum orta Nusselt sayı (Nuavg) və təzyiq itkisi bobin addımı = 25 mm və Al2O3@DW nano maye 1,6 vol.% olduqda Re = 20,000-də müşahidə olunur.Təxminən WC əlavələri olan dairəvi borulardan axan qrafen oksidi nanomayelərinin (GO@DW) istilik ötürmə və təzyiq itkisi xüsusiyyətlərini öyrənmək üçün laboratoriya tədqiqatları da aparılmışdır.Nəticələr göstərdi ki, 0,12 vol%-GO@DW konvektiv istilik ötürmə əmsalını təxminən 77% artırdı.Başqa bir eksperimental tədqiqatda nano mayelər (TiO2@DW) bükülmüş lent əlavələri ilə təchiz edilmiş çuxurlu boruların istilik-hidravlik xüsusiyyətlərini öyrənmək üçün hazırlanmışdır20.1,258 maksimum hidrotermal effektivliyə 3,0 bükülmə əmsalı ilə 45° maili şaftlara daxil edilmiş 0,15 vol%-TiO2@DW istifadə edilməklə əldə edilmişdir.Birfazalı və ikifazalı (hibrid) simulyasiya modelləri müxtəlif bərk cisim konsentrasiyalarında (1–4% həcm %)21 CuO@DW nanmayelərinin axını və istilik köçürməsini nəzərə alır.Bir bükülmüş lentlə daxil edilmiş borunun maksimum istilik səmərəliliyi 2,18, eyni şəraitdə iki bükülmüş lentlə daxil edilmiş boru isə 2,04-dür (iki fazalı model, Re = 36,000 və 4 vol.%).Magistral borularda və burulmuş qoşmalı borularda karboksimetilselülozun (CMC) və mis oksidin (CuO) qeyri-Nyuton tipli turbulent nano maye axını tədqiq edilmişdir.Nuavg 16,1% (magistral boru kəməri üçün) və 60% ((H/D = 5) nisbəti ilə bükülmüş boru kəməri üçün) yaxşılaşma göstərir.Ümumiyyətlə, daha aşağı bükülmə nisbəti daha yüksək sürtünmə əmsalı ilə nəticələnir.Eksperimental tədqiqatda CuO@DW nanmayelərindən istifadə edilməklə, bükülmüş lent (TT) və rulonlar (VC) olan boruların istilik ötürmə və sürtünmə əmsalının xüsusiyyətlərinə təsiri öyrənilmişdir.0,3 cilddən istifadə.Re = 20.000-də %-CuO@DW, VK-2 borusunda istilik ötürülməsini maksimum 44,45%-ə çatdırmağa imkan verir.Bundan əlavə, eyni sərhəd şəraitində burulmuş cüt kabeldən və bobin əlavəsindən istifadə edərkən, sürtünmə əmsalı DW ilə müqayisədə 1,17 və 1,19 əmsalları ilə artır.Ümumiyyətlə, rulonlara daxil edilən nano mayelərin istilik səmərəliliyi telli naqillərə daxil edilən nanomayelərdən daha yaxşıdır.Turbulent (MWCNT@DW) nano-maye axınının həcm xarakteristikası spiral naqilə daxil edilmiş üfüqi boru içərisində tədqiq edilmişdir.İstilik performans parametrləri bütün hallar üçün > 1 idi, bu onu göstərir ki, nano mayelərin rulon əlavəsi ilə birləşməsi nasosun gücünü istehlak etmədən istilik ötürülməsini yaxşılaşdırır.Xülasə—Al2O3 + TiO2@DW nanomayesinin turbulent axını şəraitində dəyişdirilmiş burulmuş V-şəkilli lentdən (VcTT) hazırlanmış müxtəlif qoşmalara malik iki borulu istilik dəyişdiricisinin hidrotermal xüsusiyyətləri tədqiq edilmişdir.Əsas borularda DW ilə müqayisədə Nuavg 132% əhəmiyyətli bir yaxşılaşma və 55% -ə qədər sürtünmə əmsalı var.Bundan əlavə, iki borulu istilik dəyişdiricisində26 Al2O3+TiO2@DW nanokompozitinin enerji səmərəliliyi müzakirə edilmişdir.Tədqiqatlarında Al2O3 + TiO2@DW və TT istifadəsinin DW ilə müqayisədə ekserji səmərəliliyini yaxşılaşdırdığını aşkar etdilər.VcTT turbulatorları olan konsentrik boru tipli istilik dəyişdiricilərində Singh və Sarkar27 faza dəyişdirmə materiallarından (PCM), dispers tək/nanokompozit nano mayelərdən (PCM və Al2O3 + PCM ilə Al2O3@DW) istifadə etdilər.Onlar bildirdilər ki, bükülmə əmsalı azaldıqca və nanohissəciklərin konsentrasiyası artdıqca istilik ötürülməsi və təzyiq itkisi artır.Daha böyük V-çəntikli dərinlik faktoru və ya daha kiçik eni faktoru daha çox istilik ötürülməsi və təzyiq itkisini təmin edə bilər.Bundan əlavə, qrafen-platin (Gr-Pt) 2-TT28 əlavələri olan borularda istilik, sürtünmə və ümumi entropiya istehsal sürətini araşdırmaq üçün istifadə edilmişdir.Onların tədqiqatı göstərdi ki, daha kiçik bir faiz (Gr-Pt) nisbətən yüksək sürtünmə entropiyasının inkişafı ilə müqayisədə istilik entropiyasını əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.Qarışıq Al2O3@MgO nanmayeləri və konusvari tualet yaxşı qarışıq hesab edilə bilər, çünki artan nisbət (h/Δp) iki borulu istilik dəyişdiricisinin hidrotermal göstəricilərini yaxşılaşdıra bilər 29 .DW30-da dayandırılmış müxtəlif üç hissəli hibrid nanmayeləri (THNF) (Al2O3 + qrafen + MWCNT) ilə istilik dəyişdiricilərinin enerjiyə qənaət və ətraf mühitə təsirini qiymətləndirmək üçün ədədi model istifadə olunur.1.42-2.35 diapazonunda olan Performans Qiymətləndirmə Meyarlarına (PEC) görə, Depressed Twisted Turbulizer Insert (DTTI) və (Al2O3 + Graphene + MWCNT) kombinasiyası tələb olunur.
İndiyədək istilik mayelərində hidrodinamik axında kovalent və qeyri-kovalent funksionallaşmanın roluna az diqqət yetirilmişdir.Bu tədqiqatın xüsusi məqsədi 45° və 90° spiral açıları olan burulmuş lent əlavələrində nanomayelərin (ZNP-SDBS@DV) və (ZNP-COOH@DV) istilik-hidravlik xüsusiyyətlərini müqayisə etmək idi.Termofiziki xassələr Tin = 308 K-da ölçüldü. Bu halda müqayisə prosesində (0,025 ağırlıq.%, 0,05 ağırlıq.% və 0,1 ağırlıq.%) kimi üç kütləvi fraksiya nəzərə alındı.Termik-hidravlik xüsusiyyətlərin həlli üçün 3D turbulent axın modelində (SST k-ω) kəsmə gərginliyinin ötürülməsindən istifadə olunur.Beləliklə, bu tədqiqat müsbət xassələrin (istilik ötürülməsi) və mənfi xüsusiyyətlərin (sürtünmə zamanı təzyiqin azalması) öyrənilməsinə əhəmiyyətli töhfə verir, bu cür mühəndislik sistemlərində istilik-hidravlik xüsusiyyətləri və real işçi mayelərin optimallaşdırılmasını nümayiş etdirir.
Əsas konfiqurasiya hamar bir borudur (L = 900 mm və Dh = 20 mm).Daxil edilmiş bükülmüş lent ölçüləri (uzunluq = 20 mm, qalınlıq = 0,5 mm, profil = 30 mm).Bu halda, spiral profilin uzunluğu, eni və vuruşu müvafiq olaraq 20 mm, 0,5 mm və 30 mm idi.Bükülmüş lentlər 45 ° və 90 ° meyllidir.Tin = 308 K-da DW, qeyri-kovalent nanomayelər (GNF-SDBS@DW) və kovalent nanomayelər (GNF-COOH@DW) kimi müxtəlif işçi mayelər, üç fərqli kütlə konsentrasiyası və müxtəlif Reynolds nömrələri.Testlər istilik dəyişdiricisinin içərisində aparılmışdır.İstilik ötürülməsini yaxşılaşdırmaq üçün parametrləri yoxlamaq üçün spiral borunun xarici divarı 330 K sabit səth temperaturunda qızdırıldı.
Əncirdə.Şəkil 1, tətbiq olunan sərhəd şərtləri və hörgü sahəsi olan bükülmüş lent daxiletmə borusunu sxematik şəkildə göstərir.Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, sürət və təzyiq sərhəd şərtləri spiralın giriş və çıxış hissələrinə aiddir.Sabit səth temperaturunda boru divarına sürüşməməsi şərti qoyulur.Cari ədədi simulyasiya təzyiqə əsaslanan həlldən istifadə edir.Eyni zamanda, sonlu həcm metodundan (FMM) istifadə edərək qismən diferensial tənliyi (PDE) cəbri tənliklər sisteminə çevirmək üçün proqramdan (ANSYS FLUENT 2020R1) istifadə olunur.İkinci dərəcəli SADƏ metod (ardıcıl təzyiqdən asılı tənliklər üçün yarı örtük metod) sürət-təzyiqlə bağlıdır.Vurğulamaq lazımdır ki, kütlə, impuls və enerji tənlikləri üçün qalıqların yaxınlaşması müvafiq olaraq 103 və 106-dan azdır.
p Fiziki və hesablama sahələrinin diaqramı: (a) spiral bucağı 90°, (b) sarmal bucağı 45°, (c) spiral bıçaq yoxdur.
Nano mayelərin xassələrini izah etmək üçün homojen modeldən istifadə edilir.Nanomaterialları əsas mayeyə (DW) daxil etməklə, əla istilik xassələri olan davamlı maye əmələ gəlir.Bu baxımdan, əsas mayenin və nanomateryalın temperaturu və sürəti eyni qiymətə malikdir.Yuxarıda göstərilən nəzəriyyə və fərziyyələrə görə, bu işdə səmərəli tək fazalı axın işləyir.Bir neçə tədqiqat nano-maye axını üçün birfazalı texnikanın effektivliyini və tətbiqini nümayiş etdirmişdir31,32.
Nano mayelərin axını Nyuton turbulenti, sıxılmayan və stasionar olmalıdır.Bu işdə sıxılma işi və viskoz qızdırma əhəmiyyətsizdir.Bundan əlavə, borunun daxili və xarici divarlarının qalınlığı nəzərə alınmır.Beləliklə, istilik modeli müəyyən edən kütlə, impuls və enerjiyə qənaət tənlikləri aşağıdakı kimi ifadə edilə bilər:
burada \(\overrightarrow{V}\) orta sürət vektoru, Keff = K + Kt kovalent və qeyri-kovalent nanomayelərin effektiv istilik keçiriciliyi, ε isə enerjinin yayılması sürətidir.Nano mayelərin effektiv termofiziki xassələri, o cümlədən sıxlıq (ρ), özlülük (μ), xüsusi istilik tutumu (Cp) və istilik keçiriciliyi (k), istifadə edildikdə 308 K1 temperaturda eksperimental tədqiqat zamanı ölçüldü. bu simulyatorlarda.
Ənənəvi və TT borularında turbulent nano-maye axınının ədədi simulyasiyaları Reynolds nömrələri 7000 ≤ Re ≤ 17000-də aparılmışdır. Bu simulyasiyalar və konvektiv istilik ötürmə əmsalları Mentorun κ-ω turbulentlik modelindən istifadə etməklə təhlil edilmişdir. aerodinamik tədqiqatlarda geniş istifadə olunan Navier-Stokes modeli.Bundan əlavə, model divar funksiyası olmadan işləyir və 35,36 divarları yaxınlığında dəqiqdir.(SST) κ-ω turbulentlik modelinin idarəedici tənlikləri aşağıdakı kimidir:
burada \(S\) deformasiya sürətinin qiyməti, \(y\) isə bitişik səthə qədər olan məsafədir.Bu arada, \({\alpha}_{1}\), \({\alpha}_{2}\), \({\beta}_{1}\), \({\beta}_{ 2 }\), \({\beta}^{*}\), \({\sigma}_{{k}_{1}}\), \({\sigma}_{{k}_{ 2 }}\), \({\sigma}_{{\omega}_{1}}\) və \({\sigma}_{{\omega}_{2}}\) bütün model sabitlərini göstərir.F1 və F2 qarışıq funksiyalardır.Qeyd: F1 = 1 sərhəd qatında, 0 qarşıdan gələn axın.
Performansın qiymətləndirilməsi parametrləri turbulent konvektiv istilik köçürməsini, kovalent və qeyri-kovalent nano-maye axınını öyrənmək üçün istifadə olunur, məsələn31:
Bu kontekstdə sıxlıq, maye sürəti üçün (\(\rho\)), (\(v\)), (\({D}_{h}\)) və (\(\mu\)) istifadə olunur. , hidravlik diametri və dinamik özlülük.(\({C}_{p}\, \mathrm{u}\, k\)) – axan mayenin xüsusi istilik tutumu və istilik keçiriciliyi.Həmçinin, (\(\nöqtə{m}\)) kütlə axınına, (\({T}_{out}-{T}_{in}\)) isə giriş və çıxış temperatur fərqinə aiddir.(NFs) kovalent, qeyri-kovalent nanomayelərə, (DW) isə distillə edilmiş suya (əsas maye) aiddir.\({A}_{s} = \pi DL\), \({\overline{T}}_{f}=\frac{\left({T}_{out}-{T}_{in) }\right)}{2}\) və \({\overline{T}}_{w}=\sum \frac{{T}_{w}}{n}\).
Əsas mayenin (DW), qeyri-kovalent nano-mayenin (GNF-SDBS@DW) və kovalent nano-mayenin (GNF-COOH@DW) termofiziki xüsusiyyətləri nəşr olunmuş ədəbiyyatdan (eksperimental tədqiqatlar) götürülüb, Sn = 308 K, Cədvəl 134-də göstərilmişdir. Tipik olaraq, məlum kütlə faizləri ilə qeyri-kovalent (GNP-SDBS@DW) nano-maye əldə etmək üçün aparılan təcrübədə ilkin ÜDM-in müəyyən qramları əvvəlcə rəqəmsal tərəzidə çəkilmişdir.SDBS/doğma ÜDM-in çəki nisbəti (0,5:1) DW-də çəkilir.Bu halda kovalent (COOH-GNP@DW) nanmayeləri HNO3 və H2SO4 həcm nisbətinə (1:3) malik güclü turşu mühitdən istifadə etməklə ÜDM-in səthinə karboksil qruplarının əlavə edilməsi yolu ilə sintez edilmişdir.Kovalent və qeyri-kovalent nanmayelər DW-də 0,025 ağırlıq%, 0,05 ağırlıq% kimi üç fərqli çəki faizində dayandırıldı.və kütlənin 0,1%-ni təşkil edir.
Mesh ölçüsünün simulyasiyaya təsir etməməsini təmin etmək üçün mesh müstəqillik testləri dörd fərqli hesablama sahəsində aparılmışdır.45° burulma borusu vəziyyətində vahid ölçüsü 1,75 mm olan aqreqatların sayı 249 033 ədəd, vahid ölçüsü 2 mm olan aqreqatların sayı 307 969 ədəd, 2,25 mm ölçülü vahidlərin sayı 421 406 ədəddir. vahid ölçüsü ilə müvafiq olaraq 2 .5 mm 564 940.Bundan əlavə, 90° burulmuş boru nümunəsində element ölçüsü 1,75 mm olan elementlərin sayı 245,531, 2 mm element ölçüsü olan elementlərin sayı 311,584, element ölçüsü 2,25 mm olan elementlərin sayıdır. 422 708 ədəd, element ölçüsü 2,5 mm olan elementlərin sayı isə müvafiq olaraq 573 826 ədəddir.(Tout, htc və Nuavg) kimi istilik xassəsinin oxunuşlarının dəqiqliyi elementlərin sayı azaldıqca artır.Eyni zamanda, sürtünmə əmsalı və təzyiq düşməsi dəyərlərinin dəqiqliyi tamamilə fərqli bir davranış göstərdi (Şəkil 2).Simulyasiya edilmiş vəziyyətdə istilik-hidravlik xüsusiyyətləri qiymətləndirmək üçün əsas şəbəkə sahəsi kimi şəbəkə (2) istifadə edilmişdir.
45° və 90°-də bükülmüş cüt DW borularından istifadə edərək, şəbəkədən asılı olmayaraq istilik ötürmə və təzyiq düşmə performansının sınaqdan keçirilməsi.
Hazırkı ədədi nəticələr Dittus-Belter, Petuxov, Gnelinsky, Notter-Rouse və Blasius kimi tanınmış empirik korrelyasiya və tənliklərdən istifadə etməklə istilik ötürmə performansı və sürtünmə əmsalı üçün təsdiq edilmişdir.Müqayisə 7000≤Re≤17000 şərti altında aparılmışdır.Şəkilə görə.3, simulyasiya nəticələri ilə istilik ötürmə tənliyi arasındakı orta və maksimum səhvlər 4,050 və 5,490% (Dittus-Belter), 9,736 və 11,33% (Petuxov), 4,007 və 7,483% (Qnelinsky), 3,883% və 49% (49). Nott-Belter).Gül).Bu halda, simulyasiya nəticələri ilə sürtünmə əmsalı tənliyi arasında orta və maksimum xətalar müvafiq olaraq 7,346% və 8,039% (Blasius) və 8,117% və 9,002% (Petuxov) təşkil edir.
Ədədi hesablamalar və empirik korrelyasiyalardan istifadə edərək müxtəlif Reynolds nömrələrində DW-nin istilik ötürülməsi və hidrodinamik xassələri.
Bu bölmədə üç müxtəlif kütlə fraksiyasında qeyri-kovalent (LNP-SDBS) və kovalent (LNP-COOH) sulu nanomayelərin istilik xassələri və əsas mayeyə (DW) nisbətən orta göstəricilər kimi Reynolds nömrələri müzakirə edilir.Qıvrılmış kəmər istilik dəyişdiricilərinin iki həndəsi (sarmal bucağı 45 ° və 90 °) 7000 ≤ Re ≤ 17000 üçün müzakirə olunur. Şek.Şəkil 4 nano mayenin əsas mayeyə (DW) çıxışında orta temperaturu göstərir (\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{ DW } } \) ) (0,025% ağırlıq, 0,05% ağırlıq və 0,1% ağırlıq).(\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{DW}}\)) həmişə 1-dən azdır, yəni çıxış temperaturu qeyri-kovalentdir (VNP-SDBS) və kovalent (VNP-COOH) nanmayeləri əsas mayenin çıxışında temperaturdan aşağıdır.Ən aşağı və ən yüksək azalmalar müvafiq olaraq 0.1 wt%-COOH@GNPs və 0.1 wt%-SDBS@GNPs olmuşdur.Bu hadisə sabit kütlə payında Reynolds ədədinin artması ilə əlaqədardır ki, bu da nanomayenin xassələrinin (yəni sıxlıq və dinamik özlülüyün) dəyişməsinə gətirib çıxarır.
Şəkil 5 və 6 nano mayenin əsas mayeyə (DW) orta istilik ötürmə xüsusiyyətlərini (0,025 ağırlıq%, 0,05 ağırlıq% və 0,1 ağırlıq%) göstərir.Orta istilik ötürmə xassələri həmişə 1-dən böyükdür, bu o deməkdir ki, qeyri-kovalent (LNP-SDBS) və kovalent (LNP-COOH) nanmayelərin istilik ötürmə xüsusiyyətləri əsas maye ilə müqayisədə artır.0.1 wt%-COOH@GNPs və 0.1 wt%-SDBS@GNPs müvafiq olaraq ən aşağı və ən yüksək qazanc əldə edib.Boru 1-də daha çox maye qarışığı və turbulentlik səbəbindən Reynolds sayı artdıqda, istilik ötürmə performansı yaxşılaşır.Kiçik boşluqlardan keçən mayelər daha yüksək sürətlərə çatır, nəticədə daha incə sürət/istilik sərhədi təbəqəsi yaranır ki, bu da istilik ötürmə sürətini artırır.Əsas mayeyə daha çox nanohissəciklərin əlavə edilməsi həm müsbət, həm də mənfi nəticələr verə bilər.Faydalı təsirlərə artan nanohissəciklərin toqquşması, əlverişli mayenin istilik keçiriciliyi tələbləri və gücləndirilmiş istilik ötürülməsi daxildir.
45° və 90° borular üçün Reynolds sayından asılı olaraq nano mayenin əsas mayeyə istilik ötürmə əmsalı.
Eyni zamanda, mənfi təsir nanmayenin dinamik viskozitesinin artmasıdır ki, bu da nanomayenin hərəkətliliyini azaldır və bununla da orta Nusselt sayını (Nuavg) azaldır.Nano mayelərin (ZNP-SDBS@DW) və (ZNP-COOH@DW) artan istilik keçiriciliyi DW37-də dayandırılmış qrafen nanohissəciklərinin Brownian hərəkəti və mikrokonveksiyası ilə əlaqədar olmalıdır.Nano mayenin (ZNP-COOH@DV) istilik keçiriciliyi nanmayenin (ZNP-SDBS@DV) və distillə edilmiş suyun istilik keçiriciliyindən daha yüksəkdir.Əsas mayeyə daha çox nanomaterialların əlavə edilməsi onların istilik keçiriciliyini artırır (Cədvəl 1)38.
Şəkil 7-də nano mayelərin əsas maye (DW) (f(NFs)/f(DW)) ilə orta sürtünmə əmsalını kütlə faizində (0,025%, 0,05% və 0,1%) təsvir edir.Orta sürtünmə əmsalı həmişə ≈1-dir, bu o deməkdir ki, qeyri-kovalent (GNF-SDBS@DW) və kovalent (GNF-COOH@DW) nanmayelər əsas maye ilə eyni sürtünmə əmsalına malikdirlər.Daha az yer olan istilik dəyişdiricisi daha çox axın maneəsi yaradır və axının sürtünməsini1 artırır.Əsasən sürtünmə əmsalı nano mayenin kütlə payının artması ilə bir qədər də artır.Daha yüksək sürtünmə itkiləri nano-mayenin dinamik özlülüyünün artması və əsas mayedə nanoqrafenin daha yüksək kütlə faizi ilə səthdə sürüşmə gərginliyinin artması ilə əlaqədardır.Cədvəl (1) göstərir ki, nanmayenin dinamik özlülüyü (ZNP-SDBS@DV) eyni çəki faizində nanmayeninkindən (ZNP-COOH@DV) yüksəkdir, bu da səth effektlərinin əlavə olunması ilə bağlıdır.qeyri-kovalent nanomaye üzərində aktiv maddələr.
Əncirdə.Şəkil 8 əsas maye ilə (DW) (\(\frac{{\Delta P}_{NFs}}{{\Delta P}_{DW}}\)) ilə müqayisədə (0,025%, 0,05% və 0,1%) nano mayeni göstərir ).Qeyri-kovalent (GNPs-SDBS@DW) nan maye daha yüksək orta təzyiq itkisi göstərdi və kütlə faizinin 0,025% kütlə üçün 2,04%, 0,05% kütlə üçün 2,46% artması ilə.və 0,1% wt üçün 3,44%.korpusun genişləndirilməsi ilə (sarmal bucağı 45° və 90°).Eyni zamanda, nano maye (GNPs-COOH@DW) daha aşağı orta təzyiq itkisi göstərdi və 1,31%-dən 0,025%-ə qədər artdı.0,05% ağırlıqda 1,65%-ə qədər.Orta təzyiq itkisi 0,05 wt.%-COOH@NP və 0,1 wt.%-COOH@NP 1,65% təşkil edir.Göründüyü kimi təzyiq düşməsi bütün hallarda Re sayının artması ilə artır.Yüksək Re dəyərlərində artan təzyiq düşməsi həcm axınından birbaşa asılılıqla göstərilir.Buna görə də boruda daha yüksək Re sayı daha yüksək təzyiq azalmasına gətirib çıxarır ki, bu da nasosun gücünün artırılmasını tələb edir39,40.Bundan əlavə, daha böyük səth sahəsinin yaratdığı burulğanların və turbulentliyin yüksək intensivliyi səbəbindən təzyiq itkiləri daha yüksəkdir, bu da sərhəd qatında təzyiq və ətalət qüvvələrinin qarşılıqlı təsirini artırır1.
Ümumiyyətlə, qeyri-kovalent (VNP-SDBS@DW) və kovalent (VNP-COOH@DW) nanmayelər üçün performans qiymətləndirmə meyarları (PEC) Şek.9. Nanomaye (ZNP-SDBS@DV) hər iki halda (ZNP-COOH@DV) ilə müqayisədə daha yüksək PEC dəyərləri göstərdi (sarmal bucağı 45° və 90°) və kütlə payını artırmaqla yaxşılaşdırıldı, məsələn, 0,025 wt.%.1,17, 0,05 ağırlıq%-i 1,19 və 0,1 ağırlıq%-i 1,26-dır.Bu arada, nano mayelərdən (GNPs-COOH@DW) istifadə edən PEC dəyərləri 0,025 wt% üçün 1,02, 0,05 wt% üçün 1,05, 0,1 wt% üçün 1,05 idi.hər iki halda (sarmal bucağı 45° və 90°).1.02.Bir qayda olaraq, Reynolds sayının artması ilə istilik-hidravlik səmərəlilik əhəmiyyətli dərəcədə azalır.Reynolds sayı artdıqca, istilik-hidravlik səmərəlilik əmsalının azalması sistematik olaraq (NuNFs/NuDW) artım və (fNFs/fDW) azalması ilə əlaqələndirilir.
45° və 90° bucaqlı borular üçün Reynolds nömrələrindən asılı olaraq nanomayelərin əsas mayelərə münasibətdə hidrotermal xüsusiyyətləri.
Bu bölmədə suyun (DW), qeyri-kovalent (VNP-SDBS@DW) və kovalent (VNP-COOH@DW) nanmayelərin üç müxtəlif kütlə konsentrasiyasında və Reynolds nömrələrində istilik xassələri müzakirə olunur.Orta istilik-hidravlik göstəriciləri qiymətləndirmək üçün adi borulara (spiral bucaqları 45° və 90°) münasibətdə 7000 ≤ Re ≤ 17000 diapazonunda iki qıvrılmış kəmər istilik dəyişdiricisi həndəsəsi nəzərdən keçirilmişdir.Əncirdə.Şəkil 10 ümumi boru üçün (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{) çıxışda suyun və nanomayelərin temperaturunu orta hesabla göstərir. {T} _{xarici}}_{Adi}}\)).Qeyri-kovalent (GNP-SDBS@DW) və kovalent (GNP-COOH@DW) nanmayeləri 0,025 ağırlıq%, 0,05 ağırlıq% və 0,1 ağırlıq% kimi üç fərqli çəki fraksiyasına malikdir.Şəkildə göstərildiyi kimi.11, çıxış temperaturunun orta dəyəri (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{{T}_{out}}_{Plain}}\)) > 1, turbulentliyin daha böyük intensivliyi və mayenin daha yaxşı qarışması səbəbindən istilik dəyişdiricisinin çıxışındakı temperaturun (45° və 90° spiral bucağı) şərti borudan daha əhəmiyyətli olduğunu göstərir.Bundan əlavə, Reynolds sayının artması ilə DW, qeyri-kovalent və kovalent nanomayelərin çıxışında temperatur azalmışdır.Əsas maye (DW) ən yüksək orta çıxış temperaturuna malikdir.Eyni zamanda, ən aşağı dəyər 0,1 wt%-SDBS@GNPs-ə aiddir.Qeyri-kovalent (GNPs-SDBS@DW) nanmayeləri kovalent (GNPs-COOH@DW) nanmayelərlə müqayisədə daha aşağı orta çıxış temperaturu göstərmişdir.Bükülmüş lent axın sahəsini daha çox qarışdırdığından, divara yaxın istilik axını mayedən daha asan keçərək ümumi temperaturu artırır.Daha aşağı bükülmə-lent nisbəti daha yaxşı nüfuz və beləliklə daha yaxşı istilik ötürülməsi ilə nəticələnir.Digər tərəfdən, haddelenmiş lentin divara qarşı daha aşağı bir temperatur saxladığını və bu da Nuavg-ı artırdığını görmək olar.Bükülmüş lent əlavələri üçün daha yüksək Nuavg dəyəri boru içərisində təkmilləşdirilmiş konvektiv istilik ötürülməsini göstərir22.Artan axın yolu və əlavə qarışdırma və turbulentlik səbəbindən qalma müddəti artır, nəticədə çıxışda mayenin temperaturu yüksəlir41.
Adi boruların çıxış temperaturuna (45° və 90° sarmal bucaqları) nisbətən müxtəlif nanomayelərin Reynolds ədədləri.
İstilik ötürmə əmsalları (45 ° və 90 ° sarmal bucağı) adi borularla müqayisədə müxtəlif nanomayelər üçün Reynolds nömrələri ilə müqayisədə.
Təkmilləşdirilmiş qıvrımlı lentin istilik ötürülməsinin əsas mexanizmi aşağıdakılardır: 1. İstilik mübadiləsi borusunun hidravlik diametrinin azaldılması axın sürətinin və əyriliyin artmasına səbəb olur, bu da öz növbəsində divarda kəsmə gərginliyini artırır və ikincil hərəkəti təşviq edir.2. Sarma lentinin tıxanması səbəbindən boru divarında sürət artır, sərhəd qatının qalınlığı azalır.3. Bükülmüş kəmərin arxasındakı spiral axını sürətin artmasına səbəb olur.4. İnduksiya edilmiş burulğanlar axının mərkəzi və divara yaxın bölgələri arasında mayenin qarışmasını yaxşılaşdırır42.Əncirdə.11 və şək.Şəkil 12, adi borularla müqayisədə burulmuş lent daxiletmə borularından istifadə edərək orta göstəricilər kimi DW və nanomayelərin istilik ötürmə xüsusiyyətlərini, məsələn (istilik ötürmə əmsalı və orta Nusselt sayı) göstərir.Qeyri-kovalent (GNP-SDBS@DW) və kovalent (GNP-COOH@DW) nanmayeləri 0,025 ağırlıq%, 0,05 ağırlıq% və 0,1 ağırlıq% kimi üç fərqli çəki fraksiyasına malikdir.Hər iki istilik dəyişdiricisində (45° və 90° spiral bucağı) orta istilik ötürmə göstəricisi >1-dir, bu, adi borularla müqayisədə istilik ötürmə əmsalının və qıvrılmış borularla orta Nusselt sayının yaxşılaşdığını göstərir.Qeyri-kovalent (GNPs-SDBS@DW) nanmayeləri kovalent (GNPs-COOH@DW) nanmayelərdən daha yüksək orta istilik ötürmə yaxşılaşması göstərdi.Re = 900-də iki istilik dəyişdiricisi (45° və 90° sarmal bucağı) üçün istilik ötürmə performansında -SDBS@GNPs-də 0.1 wt% yaxşılaşma 1.90 dəyəri ilə ən yüksək idi.Bu o deməkdir ki, vahid TP effekti daha aşağı maye sürətlərində (Reynolds sayı)43 və artan turbulentlik intensivliyində daha vacibdir.Çoxlu burulğanların tətbiqi ilə əlaqədar olaraq, TT borularının istilik ötürmə əmsalı və orta Nusselt sayı adi borulardan daha yüksəkdir, nəticədə daha nazik sərhəd təbəqəsi yaranır.HP-nin olması əsas borularla müqayisədə turbulentliyin intensivliyini, işçi maye axınlarının qarışmasını və gücləndirilmiş istilik ötürülməsini artırırmı (burulanmış lent daxil etmədən)21.
Adi borularla müqayisədə müxtəlif nanomayelər üçün Reynolds sayına qarşı orta Nusselt sayı (sarmal bucağı 45° və 90°).
Şəkil 13 və 14 orta sürtünmə əmsalı (\(\frac{{f}_{Twisted}}{{f}_{Plain}}\)) və təzyiq itkisini (\(\frac{{\Delta P}) göstərir. _ {Twisted}}{{\Delta P}_{Plain}}\}} təxminən 45° və 90° DW nanomayelərindən istifadə edən adi borular üçün (GNPs-SDBS@DW) və (GNPs-COOH@DW) ion dəyişdiricisi ehtiva edir ( 0.025 wt %, 0.05 wt % və 0.1 wt %). { {f}_{Adi} }\)) və təzyiq itkisi (\(\frac{{\Delta P}_{Twisted}}{{\Delta P) }_{Plain}}\}) azalma.hallarda sürtünmə əmsalı və təzyiq itkisi daha aşağı Reynolds ədədlərində daha yüksəkdir Orta sürtünmə əmsalı və təzyiq itkisi 3,78 ilə 3,12 arasındadır Orta sürtünmə əmsalı və təzyiq itkisi göstərir ki, (45° spiral) bucaq və 90°) istilik dəyişdiricisinin qiyməti adi borulardan üç dəfə bahadır.Bundan əlavə, işçi maye daha yüksək sürətlə axdıqda sürtünmə əmsalı azalır.Problem ona görə yaranır ki, Reynolds ədədi artdıqca sərhəd qatının qalınlığı artır. azalır, bu da təsirə məruz qalan əraziyə dinamik özlülüyün təsirinin azalmasına, sürət qradiyentlərinin və kəsmə gərginliklərinin azalmasına və nəticədə sürtünmə əmsalının azalmasına səbəb olur21.TT-nin mövcudluğuna görə təkmilləşdirilmiş bloklama effekti və artan fırlanma heterojen TT boruları üçün əsas borulara nisbətən əhəmiyyətli dərəcədə yüksək təzyiq itkiləri ilə nəticələnir.Bundan əlavə, həm əsas boru, həm də TT borusu üçün işçi mayenin sürəti ilə təzyiqin azalmasının artdığını görmək olar43.
Adi borularla müqayisədə müxtəlif nanomayelər üçün Reynolds sayına qarşı sürtünmə əmsalı (45° və 90° sarmal bucağı).
Adi boruya nisbətən müxtəlif nanomayelər üçün Reynolds sayının funksiyası kimi təzyiq itkisi (45° və 90° sarmal bucağı).
Xülasə, Şəkil 15 adi borularla müqayisədə 45° və 90° bucaqlı istilik dəyişdiriciləri üçün performans qiymətləndirmə meyarlarını (PEC) göstərir (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}} \ ) ) DV, (VNP-SDBS@DV) və kovalent (VNP-COOH@DV) nano mayelərdən istifadə etməklə (0,025 ağırlıq%, 0,05 ağırlıq% və 0,1 ağırlıq%).İstilik dəyişdiricisindəki dəyər (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) > 1 (45° və 90° spiral bucağı) hər iki halda.Bundan əlavə, (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) Re = 11.000-də ən yaxşı dəyərinə çatır.90° istilik dəyişdiricisi 45° istilik dəyişdiricisi ilə müqayisədə (\ (\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) cüzi artım göstərir., Re = 11,000 0,1 wt%-GNPs@SDBS-də daha yüksək (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) dəyərləri təmsil edir, məsələn, 45° istilik dəyişdirici künc üçün 1,25 və 90 ° künc istilik dəyişdiricisi üçün 1,27.Kütləvi payın bütün faizlərində birdən böyükdür, bu da bükülmüş lent əlavələri olan boruların adi borulardan üstün olduğunu göstərir.Xüsusilə, lent əlavələri tərəfindən təmin edilən təkmilləşdirilmiş istilik ötürülməsi sürtünmə itkilərinin əhəmiyyətli dərəcədə artması ilə nəticələndi22.
Adi borulara (45° və 90° sarmal bucaq) münasibətdə müxtəlif nanomayelərin Reynolds sayı üçün səmərəlilik meyarları.
Əlavə A DW, 0,1 wt%-GNP-SDBS@DW və 0,1 wt%-GNP-COOH@DW istifadə edərək Re = 7000-də 45° və 90° istilik dəyişdiriciləri üçün aerodinamik xətləri göstərir.Eninə müstəvidəki axın xətləri bükülmüş lent əlavələrinin əsas axına təsirinin ən parlaq xüsusiyyətidir.45 ° və 90 ° istilik dəyişdiricilərinin istifadəsi yaxın divar bölgəsində sürətin təxminən eyni olduğunu göstərir.Eyni zamanda, Əlavə B DW, 0.1 wt%-GNP-SDBS@DW və 0.1 wt%-GNP-COOH@DW istifadə edərək Re = 7000-də 45° və 90° istilik dəyişdiriciləri üçün sürət konturlarını göstərir.Sürət dövrələri üç fərqli yerdədir (dilimlər), məsələn, Düz-1 (P1 = -30mm), Düz-4 (P4 = 60mm) və Düz-7 (P7 = 150mm).Boru divarının yaxınlığında axın sürəti ən aşağıdır və mayenin sürəti borunun mərkəzinə doğru artır.Bundan əlavə, hava kanalından keçərkən, divarın yaxınlığında aşağı sürət sahəsi artır.Bu, hidrodinamik sərhəd qatının böyüməsi ilə əlaqədardır ki, bu da divarın yaxınlığında aşağı sürət bölgəsinin qalınlığını artırır.Bundan əlavə, Reynolds sayını artırmaq bütün en kəsiylərdə ümumi sürət səviyyəsini artırır və bununla da kanalda aşağı sürət bölgəsinin qalınlığını azaldır39.
Kovalent və qeyri-kovalent funksionallaşdırılmış qrafen nano vərəqləri 45° və 90° heliks bucaqları ilə bükülmüş lent əlavələrində qiymətləndirilmişdir.İstilik dəyişdiricisi 7000 ≤ Re ≤ 17000-də SST k-omeqa turbulentlik modelindən istifadə etməklə ədədi olaraq həll edilir. Termofiziki xüsusiyyətlər Tin = 308 K-də hesablanır. Eyni zamanda burulmuş boru divarını 330 K sabit temperaturda qızdırın. COOH@DV) üç kütləvi miqdarda, məsələn (0,025 ağırlıq%, 0,05 ağırlıq% və 0,1 ağırlıq%) seyreltildi.Cari tədqiqat altı əsas amili nəzərdən keçirdi: çıxış temperaturu, istilik ötürmə əmsalı, orta Nusselt sayı, sürtünmə əmsalı, təzyiq itkisi və performansın qiymətləndirilməsi meyarları.Budur əsas tapıntılar:
Orta çıxış temperaturu (\({{T}_{out}}_{Nanofluids}\)/\({{T}_{out}}_{Basfluid}\)) həmişə 1-dən azdır, yəni yayılmayan Valentlik (ZNP-SDBS@DV) və kovalent (ZNP-COOH@DV) nanomayelərin çıxış temperaturu əsas mayenin temperaturundan aşağıdır.Bu vaxt, orta çıxış temperaturu (\({{T}_{out}}_{Twisted}\)/\({{T}_{out}}_{Plain}\)) dəyəri > 1, faktiki olaraq (45° və 90° spiral bucağı) çıxış temperaturu adi borularla müqayisədə daha yüksəkdir.
Hər iki halda istilik ötürmə xassələrinin (nanmaye/əsas maye) və (burulmuş boru/normal boru) orta qiymətləri həmişə >1 göstərir.Qeyri-kovalent (GNPs-SDBS@DW) nanmayeləri kovalent (GNPs-COOH@DW) nanomayelərə uyğun olaraq istilik ötürülməsində daha yüksək orta artım göstərdi.
Qeyri-kovalent (VNP-SDBS@DW) və kovalent (VNP-COOH@DW) nanomayelərin orta sürtünmə əmsalı (\({f}_{Nanofluids}/{f}_{Basfluid}\)) həmişə ≈1-dir. .qeyri-kovalent (ZNP-SDBS@DV) və kovalent (ZNP-COOH@DV) nanomayelərin (\({f}_{Twisted}/{f}_{Plain}\)) sürtünməsi həmişə > 3.
Hər iki halda (45° və 90° spiral bucağı) nano mayelər (GNPs-SDBS@DW) daha yüksək (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basfluid}\)) 0,025 göstərdi. 2.04% üçün wt.%, 2.46% üçün 0.05 wt.% və 3.44% üçün 0.1 wt.%.Eyni zamanda, (GNPs-COOH@DW) nanmayeləri daha aşağı (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basfluid}\)) 0,025 wt.% üçün 1,31%-dən 1,65%-ə qədər 0,05 olduğunu göstərdi. çəki ilə %.Bundan əlavə, orta təzyiq itkisi (\({\Delta P}_{Twisted}/{\Delta P}_{Plain}\) kovalent olmayan (GNPs-SDBS@DW) və kovalent (GNPs-COOH@DW) ))) nano mayelər həmişə >3.
Hər iki halda (45° və 90° spiral bucaqları) nanmayelər (GNPs-SDBS@DW) daha yüksək (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC} _{Basfluid}\)) @DW dəyəri) göstərdi. , məs. 0,025 ağırlıq % – 1,17, 0,05 ağırlıq % – 1,19, 0,1 ağırlıq % – 1,26.Bu halda, (GNPs-COOH@DW) nanomayelərdən istifadə edən (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC}_{Basfluid}\)) dəyərləri 0,025 wt.% üçün 1,02, 0 üçün 1,05 təşkil edir. , 05 wt.% və 1,02 çəki ilə 0,1% təşkil edir.Bundan əlavə, Re = 11,000-də 0,1 wt%-GNPs@SDBS daha yüksək dəyərlər göstərdi (\({PEC}_{Twisted}/{PEC}_{Plain}\)), məsələn, 45° sarmal bucağı üçün 1,25 və 90° sarmal bucağı 1.27.
Thianpong, C. et al.İstilik dəyişdiricisində nano maye titan dioksid/su axınının çoxməqsədli optimallaşdırılması, delta qanadları olan burulmuş lent əlavələri ilə gücləndirilmişdir.daxili J. Qaynar.elm.172, 107318 (2022).
Langerudi, HG və Jawaerde, C. Tipik və V formalı bükülmüş lentlər ilə daxil edilmiş körüklərdə qeyri-Newtonian maye axınının eksperimental tədqiqi.İstilik və Kütləvi Köçürmə 55, 937–951 (2019).
Dong, X. və başqaları.Spiral bükülmüş boruvari istilik dəyişdiricisinin istilik ötürmə xüsusiyyətlərinin və axın müqavimətinin eksperimental tədqiqi [J].Tətbiq temperaturu.layihə.176, 115397 (2020).
Yongsiri, K., Eiamsa-Ard, P., Wongcharee, K. & Eiamsa-Ard, SJCS Mağ ayırıcı qanadları olan turbulent kanal axınında təkmilləşdirilmiş istilik ötürülməsi.aktual tədqiqat.temperatur.layihə.3, 1–10 (2014).
Göndərmə vaxtı: 17 mart 2023-cü il